Разорвет ли замерзшая вода открытый стеклянный стакан

Содержание

Лед в бутылке
Читайте также
Лед в бутылке
Лопнет ли на морозе стеклянная бутылка наполненная водой наполовину?
Разорвет ли замерзшая вода открытый стеклянный стакан

Лед в бутылке

Легко ли зимой получить бутылку льда?

Казалось бы, что может быть легче: налить воду в бутылку, выставить за окно и остальное предоставить морозу. Холод заморозит воду, и получится бутылка, полная льда.

Рис. 83. Замерзая в бутылке, вода разрывает ее.

Однако, если вы выполните этот опыт, то убедитесь, что дело не так просто. Лед-то получается, но бутылки уже не оказывается: она раскалывается под напором замерзающего льда. Происходит это оттого, что вода, замерзая, заметно увеличивается в объеме, примерно на десятую долю. Расширение происходит с такою силою, что не только закупоренные бутылки лопаются, но даже и у открытых бутылок откалывается горлышко от напора расширяющегося под ним льда; вода, замерзшая в горлышке, превращается словно в ледяную пробку, закупоривающую остальную часть жидкости.

Сила расширения замерзающей воды может разрывать не только стеклянные стенки посуды. Ей уступает даже железо. Вода на морозе разрывает 5-сантиметровые стенки железной бомбы. Неудивительно, что часто разрываются водопроводные трубы, когда в них замерзает вода.

Расширением воды при замерзании объясняется и то, что лед на воде плавает, а не падает на дно. Если бы вода при затвердевании сжималась, как почти все другие жидкости, то лед, образовавшись в воде, не плавал бы на ее поверхности, а тонул. И тогда мы лишились бы тех услуг, которые доставляет нам каждую зиму,

Наш природный, наш дешевый

Пароход и паровоз.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Лопнет ли на морозе стеклянная бутылка наполненная водой наполовину?

Если поставить, то на сильном морозе обязательно лопнет, а если мороз не очень, то зависит температуры и времени пребывания. Если в лежачем положении, и воды меньше половины то может остаться целой- только в случае если бутылка круглая и налито примерно меньше 1/4. Квадратная (штоф) — лопнет. Можно проверить — положить в морозилку на -18 градусов и посмотреть через неделю.

Давайте выясним это. Имеем бутылку, заполненную водой наполовину. Вода замерзает. Какой объём льда окажется в бутылке после замерзания?

Можно с уверенностью сказать, что масса воды останется величиной постоянной (испарением пренебрегаем). Пусть масса воды m. Как известно,

m=pв*V1, где pв — плотность воды, V1 — объём до замерзания.

После замерзания масса льда останется неизменной:

m=pл*V2, где pл — плотность льда, V2 — объём после замерзания.

Приравнивая значения масс находим отношение объёмов.

Подставляя табличные значения плотности льда и воды, имеем:

Получаем, что лёд стал занимать на 10% больше объёма, чем вода.

Бутылка была заполнена на половину, следовательно льду хватило места для расширения.

Кстати, именно поэтому большая часть айсберга скрыта под водой (а именно, 90%), а на поверхности лишь одна десятая часть.

Данные выкладки справедливы для «идеальных» условий и относительно равномерного замерзания воды. При сильном минусе возможно повреждение бутылки, т.к. вода не будет успевать расширяться в свободном направлении.

Kuzmich, бесспорно, большой теоретик, и его устами мед бы пить,

но прав ,все-таки, Wale в своем примечании.

1)у эмалированной кружки в гараже, наполовину заполненной чаем,

плоское дно поле замерзания жидкости стало выпуклым, как у Ваньки-встаньки,

2) открытая стеклянная банка, случайно оставленная на отмостке на даче лопнула ,

а, именно, у нее дно оторвало.

Вообще, для многих дачников весной проблема с поливом,

поскольку бочки на зиму опрокидывают,из-за опасения, что их разорвет

при замерзании воды , а происходит это всегда СВЕРХУ, так и в прудах лед образуется.

И когда замерзают остатки воды вблизи дна, происходит крах.

Нет,не лопнет. А вот если целая бутылка будет наполнена водой и пролежит на морозе,то обязательно. Замерзшая вода даже железо разрывает,но опять же если заполнено полностью.

если будет сгорячей водой то лопнет.

Если бы вода была в пластиковой бутылке, то бутылка бы не лопнула, хотя форму изменила.

А стеклянная бутылка форму изменить не может, поэтому и лопнет.

Неверно думать, что раз воды в бутылке только половина, то ей еще есть место, куда расширяться. Она ведь будет расширяться не только туда, где есть свободное место.

Метеорит в космосе имеет практически нулевую температуру (упрощенно). Если он каменный, то влетев в атмосферу, он раскаляется наружной поверхностью на небольшую глубину и, поскольку время падений невелико (десятки — сотни секунд), он не успевает прогреться. И если падает в воду, то его нагретая корка остывает очень быстро, а дальше уже нарастет лед, за счет его холодной сердцевины.

В кипятке может. Точнее, в кипящей воде (температура которой не обязательно равна +100, как легко догадаться). Плотность кипящей воды существенно ниже 1, и запросто может оказаться меньше плотности льда.

Это даже без учёта того, что существует несколько форм льда. Плотность льда III и льда IX больше плотности воды даже некипящей.

Не будет расширятся никак, лед претендует на объем на 10% больше, чем занимает вода. Первые кристаллы льда будут сжимать оставшуюся воду. Сжимание воды происходит трудно, давление в воде начнет повышаться. Если замерзнет половина воды, плотность остатков воды поднимется на 10%, возрастет давление до 2000 атмосфер. При данном давлении точка замерзания воды будет ниже -20 С, вода будет оставаться в жидком своем состоянии. При продолжении охлаждения, вода превратится в лед с совершенно другой структурой, данный лед имеет плотность 1,16 г/куб.см, это лед высокого давления, одна из его модификаций.

Поскольку температура исходной воды (и воздуха) и температура до какой температуры охлаждён лёд (и воздух) при замораживании, не указаны, то в зависимости от того, какие температуры принять, результаты будут разными. Рассмотрим ситуацию, например при +20°С и при -30°С.

При +20°С плотность воды 998,204 кг/м^3, воздуха — 1,205 кг/м^3.

При -30°С плотность льда 920,0 кг/м^3, а воздуха — 1,453 кг/м^3.

Поскольку в условии указана масса воды (1000,0000 граммов), то объём воды при 20°С был равен 1,0000/998,204=0,001 001763 м^3, и вес воды (с учётом силы Архимеда)

был равен 0,001001763*(998,204 -1,205)=0,998792875 кг.

Объём 1000,000 г льда при -30°С равен 0,001086957 м^3, а вес льда (с учётом силы Архимеда) будет равен 0,001086957*(920,0-1 ,453)=0,998420652 кг. Таким образом разница в весе составляет всего 0,998420652-0,998792 875=0,000372223 кг (372 мг) или (0,000372223/0,99879 2875)*100=0,037 %.

Удельная теплоемкость воды при температуре 0,1°С равна 4217 Дж/(кг*град), а при температуре 20°С — 4183 Дж/(кг*град). В интервале 0. 20°С, можно принять среднее значение 4200 Дж/(кг*град).

При остывании 50 г воды до 0°С выделится 4200*0,05*20=4200 Дж тепла.

Удельная теплоемкость льда при температуре 0°С равна 2050 Дж/(кг*град), а при температуре -50°С — 1751 Дж/(кг*град). Принимаем среднее значение 1900 Дж/(кг*град). На нагревание 50 г льда до 0°С требуется 1900*0,05*50=4750 Дж тепла. Значит «недостающие» 4750-4200=550 Дж тепла нужно «добрать» за счёт замерзания части воды. Удельная теплота плавления льда равна 335 кДж/кг. Значит замёрзнет 550/335=1,64 г воды. В итоге получится 51,64 г льда и 48,36 г воды при температуре 0°С.

Источник

Разорвет ли замерзшая вода открытый стеклянный стакан

22 января 2015 Задание для 6-7 классов

Участник: Радюк Карина, Гимназия №12, Московское РУОСиТ г.Минска

На старте каждый участник получает 30 баллов

Задание 1

Разорвёт ли замёрзшая вода открытый стеклянный стакан?

A) нет, потому что есть место для свободного расширения воды.

Б) да, так как вода расширится в сосуде.

В) нет, так как вода не расширится в сосуде.

Г) да, так как вода расширится в 2 раза.

Д) нет, так как объём воды уменьшится в 2 раза.

Правильный ответ: А

Ответ участника: А

Промежуточный результат: 30 + 4 = 34

Задание 2

Почему кофе после перемалывания в электрокофемолке оказывается нагретым?

A) из-за силы упругости

Б) из-за силы Ампера

В) из-за силы тяготения

Г) из-за силы Лоренца

Д) из-за силы трения

Правильный ответ: Д

Ответ участника: Д

Промежуточный результат: 34 + 3 = 37

Задание 3

При какой температуре вода в ванне при погружении в неё руки не будет казаться ни тёплой, ни холодной?

A) 20°С Б) 25°С В) 30°С Г) 36,6°С Д) 40°С

Правильный ответ: Г

Ответ участника: Г

Промежуточный результат: 37 + 4 = 41

Задание 4

Когда почва прогревается быстрее: до дождя или после него?

A) до дождя

Б) после дождя

В) одинаково быстро

Г) во время дождя

Д) среди ответов А)–Г) нет правильного

Правильный ответ: А

Ответ участника: Б

Промежуточный результат: 41 — 1 = 40

Задание 5

Куда расходуется механическая кинетическая энергия останавливающегося автомобиля?

A) на работу сил упругости

Б) на работу сил тяготения

Читайте также: Секиро вода дворца зачем

В) на работу сил трения

Пуля пробивает вагон шириной 2,4 м, движущийся со скоростью 15 м/с. Считая, что пуля движется перпендикулярно стенке вагона и имеет после прохода первой стенки скорость 400 м/с, рассчитайте смещение точки входа пули во вторую стенку.

Читайте также: Что значит воду не лейте

A) 9 см Б) 12 см В) 15 см Г) 18 см Д) 21 см

Правильный ответ: А

Ответ участника: нет ответа

Промежуточный результат: 88

Задание 20

Металлический прут длиной 2 м и поперечным сечением 4 см 2 имеет массу 6,24 кг. Какова плотность металла, из которого изготовлен прут?

A) 6400 кг/м 3 Б) 7000 кг/м 3 В) 7800 кг/м 3 Г) 8500 кг/м 3 Д) 9100 кг/м 3

Правильный ответ: В

Ответ участника: В

Промежуточный результат: 88 + 4 = 92

Задание 21

Деревянный кубик из детского конструктора имеет массу 75 г, а периметр одной грани равен 20 см. Какова плотность деревянного кубика?

A) 600 кг/м 3 Б) 640 кг/м 3 В) 700 кг/м 3 Г) 750 кг/м 3 Д) 800 кг/м 3

Правильный ответ: А

Ответ участника: А

Промежуточный результат: 92 + 5 = 97

Задание 22

Из самого ковкого металла – золота – удаётся изготовить сверхтонкие проволочки диаметром до 0,006 мм (примерно в 8 раз тоньше человеческого волоса). Какую длину будет иметь такая проловочка, вытянутая из кусочка золота объёмом 0,051 м 3 ?

A) 1500 м Б) 1800 м В) 2000 м Г) 2200 м Д) 2400 м

На сколько отличаются вес доски (ρ = 800 кг/м 3 ) объёмом 20 дм 3 и вес мраморной плиты массой 25 кг?

A) на 80 Н Б) на 90 Н В) на 95 Н Г) на 100 Н Д) на 110 Н

Правильный ответ: Б

Ответ участника: Б

Промежуточный результат: 98.5 + 5 = 103.5

Окончательный результат: 103.5

Место в Беларуси: 301

Место в области: 56

Место в районе: 6

Место в школе: 1

Участник получает свидетельство, «приз для всех» и приз 3 степени.

Источник